- Сообщения
- 8.459
- Реакции
- 11.107
Открытие ранее неизвестного эффекта делает возможным компактное и сверхбыстрое управление спиновыми кубитами.
Пожалуйста Войдите или Зарегистрируйтесь чтобы видеть скрытые ссылки.
новый способ точного управления отдельными электронами, расположенными в квантовых точках, управляющих логическими элементами. Более того, новый механизм менее громоздкий и требует меньше деталей, что может оказаться необходимым для создания крупномасштабных кремниевых квантовых компьютеров.Случайное открытие, сделанное инженерами стартапа квантовых вычислений Diraq и Университета Нового Южного Уэльса в Сиднее, подробно описано 12 января в журнале Nature Nanotechnology.
Как можно управлять несколькими кубитами с помощью нового процесса «внутренней спин-орбитальной EDSR».
Иллюстрация: Tony Melov
«Это был совершенно новый эффект, которого мы никогда раньше не видели. Который поначалу не совсем понимали», — сказал ведущий автор доктор Уилл Гилберт, инженер по квантовым процессорам в Diraq, дочерней компании UNSW, базирующейся в Сиднее. «Но быстро стало ясно, что это новый мощный способ управления спинами в квантовой точке. И это было очень захватывающе».
Представление художника об одном кубите, заключенном в квантовой точке, переворачивается в ответ на микроволновый сигнал.
Иллюстрация: Tony Melov
Логические элементы являются основным строительным блоком всех вычислений; они позволяют «битам» — или двоичным цифрам (0 и 1) — работать вместе для обработки информации. Однако квантовый бит (или кубит) существует одновременно в обоих этих состояниях, что называется «суперпозицией». Это позволяет использовать множество вычислительных стратегий — некоторые экспоненциально быстрее, некоторые работают одновременно — которые выходят за рамки классических компьютеров. Сами кубиты состоят из «квантовых точек», крошечных наноустройств, которые могут улавливать один или несколько электронов. Для выполнения вычислений необходим точный контроль над электронами.
Инженеры Diraq открыли новый способ точного управления отдельными электронами, расположенными в квантовых точках, которые управляют логическими вентилями, приближая реальность создания квантовых чипов на миллиард кубитов. Более того, новый механизм менее громоздкий и требует меньше деталей, что может оказаться необходимым для создания крупномасштабных кремниевых квантовых компьютеров.
Использование электрических, а не магнитных полей
Экспериментируя с различными геометрическими комбинациями устройств размером всего в миллиардные доли метра, которые управляют квантовыми точками, а также с различными типами крохотных магнитов и антенн, управляющих их работой, доктор Туомо Тантту наткнулся на странный эффект.«Я пытался очень точно управлять двухкубитным вентилем, перебирая множество различных устройств, немного отличающихся друг от друга по геометрии, различных стеков материалов и различных методов управления», — вспоминает доктор Тантту, инженер по измерениям в Diraq. «Потом появился этот странный пик. Похоже, скорость вращения одного из кубитов увеличилась, чего я никогда не видел за четыре года проведения этих экспериментов».
Как позже поняли инженеры, он обнаружил новый способ манипулирования квантовым состоянием одного кубита с помощью электрических полей, а не магнитных полей, которые они использовали ранее. С тех пор как открытие было сделано в 2020 году, инженеры совершенствовали технику, которая стала еще одним инструментом в их арсенале для реализации амбиций Дирака по созданию миллиардов кубитов на одном чипе.
Иллюстрация одного кубита, когда он начинает ускоряться в ответ на микроволновый сигнал, и электрон начинает дребезжать внутри квантовой точки.
Иллюстрация: Тони Мелов
«Это новый способ манипулирования кубитами, и его создание менее громоздко — вам не нужно изготавливать кобальтовые микромагниты или антенну рядом с кубитами, чтобы создать эффект управления», — сказал Гилберт. «Это устраняет необходимость размещения дополнительных конструкций вокруг каждых ворот. Так меньше беспорядка».
Управление отдельными электронами, не мешая другим, находящимся поблизости, имеет важное значение для квантовой обработки информации в кремнии. Существует два установленных метода: «электронно-спиновый резонанс» (ЭПР) с использованием встроенной микроволновой антенны; и электрический дипольный спиновый резонанс (EDSR), который основан на индуцированном градиентном магнитном поле. Недавно открытый метод известен как «внутренний спин-орбитальный EDSR».
«Обычно мы разрабатываем наши микроволновые антенны для создания чисто магнитных полей», — сказал доктор Тантту. «Но эта конкретная конструкция антенны генерировала больше электрического поля, чем мы хотели. Это оказалось удачей, потому что мы обнаружили новый эффект, который мы можем использовать для манипулирования кубитами. »
Профессор Эндрю Джурак, доктор Уилл Гилберт и доктор Туомо Тантту из компании квантовых вычислений Diraq
Фото — Грант Тернер
Открытие приближает кремниевые квантовые вычисления
«Это жемчужина нового механизма, которая только добавляет к сокровищнице запатентованных технологий. Которые мы разработали за последние 20 лет исследований», — сказал профессор Эндрю Джурак, генеральный директор и основатель Diraq, а также профессор квантовой инженерии в UNSW. Возглавил команду, создавшую первый квантовый логический вентиль в кремнии, который в 2015«Он основан на нашей работе, направленной на то, чтобы сделать квантовые вычисления в кремнии реальностью, основанной, по сути, на той же технологии полупроводниковых компонентов, что и существующие компьютерные чипы, а не на экзотических материалах», — добавил он. «Поскольку он основан на той же технологии CMOS, что и современная компьютерная индустрия, наш подход упростит и ускорит масштабирование для коммерческого производства и достигнет нашей цели — изготовления миллиардов кубитов на одном чипе».
КМОП (или дополнительный металл-оксид-полупроводник) — это производственный процесс, лежащий в основе современных компьютеров. Он используется для изготовления всех видов компонентов интегральных схем, включая микропроцессоры, микроконтроллеры, микросхемы памяти и другие цифровые логические схемы, а также аналоговые схемы, такие как датчики изображения и преобразователи данных.
Создание квантового компьютера было названо «космической гонкой 21-го века» — трудной и амбициозной задачей, которая может предоставить революционные инструменты для решения невозможных вычислений, таких как разработка сложных лекарств и передовых материалов или быстрый поиск. массивных, несортированных баз данных.
«Мы часто думаем о высадке на Луну как о величайшем технологическом чуде человечества, — сказал Джурак. «Но правда в том, что сегодняшние чипы CMOS — с миллиардами операционных устройств, объединенных вместе, чтобы работать как симфония. Вы носите их в кармане — это поразительное техническое достижение, которое произвело революцию в современной жизни. Квантовые вычисления будут не менее удивительными».
Одна из лабораторий Diraq в Сиднее, Австралия.
Фото: Шон Догерти
О Diraq
Стремятся дать новое определение масштабируемым квантовым вычислениям, создавая миллиарды кубитов на одном чипе по сравнению с сотнями возможных сегодня. Опираясь на запатентованную технологию, разработанную в течение 20 лет исследований, и с финансированием в размере более 100 миллионов австралийских долларов по девяти семействам патентов, подход Diraq опирается на существующие процессы производства кремния, используемые литейными заводами для производства современных полупроводниковых компонентов, известных как CMOS, что позволяет создавать более быстрый и экономичный выход на рынок. Они стремится стать поставщиком комплексных квантовых вычислений, создавая квантовое оборудование и программное обеспечение в виде полнофункционального облачного сервиса.
О UNSW Engineering
UNSW Engineering - это центр инженерных исследований в Австралии, состоящий из девяти школ и 36 исследовательских центров. Входит в число 50 лучших инженерных факультетов мира и занимает пятое место в мире по устойчивому развитию (первое место в Австралии); он также занимает первое место в Австралии среди выпускников, создающих стартапы. Сам UNSW возглавляет список австралийских университетов с наибольшим количеством выпускников-миллионеров.
Доп. материалы:
Видео.
Пожалуйста Войдите или Зарегистрируйтесь чтобы видеть скрытые ссылки.
Волнительная новость...
Спасибо, что дочитали...
Если вы хотите подписаться на обновления статей в разделе,
то напишите об этом в комментариях или подпишитесь на
Neural Network или Aintelligence
Чтобы задать вопрос, предложить тему для публикации или высказать свое мнение,
то для этого создана тема
Высказывайте своё мнение и комментируйте, ваша позиция и оценка — очень важна для нас.
то для этого создана тема
Пожалуйста Войдите или Зарегистрируйтесь чтобы видеть скрытые ссылки.
Высказывайте своё мнение и комментируйте, ваша позиция и оценка — очень важна для нас.
Если вы хотите живого общения с другими членами сообщества,
и при этом получить возможность выиграть криптовалюту на свой кошелёк приглашаем вас в
Тема создана для свободного интеллектуального общения на любые темы!
и при этом получить возможность выиграть криптовалюту на свой кошелёк приглашаем вас в
Пожалуйста Войдите или Зарегистрируйтесь чтобы видеть скрытые ссылки.
Тема создана для свободного интеллектуального общения на любые темы!
Наш телеграм канал
Пожалуйста Войдите или Зарегистрируйтесь чтобы видеть скрытые ссылки.
и
Пожалуйста Войдите или Зарегистрируйтесь чтобы видеть скрытые ссылки.
